水-氣界面溫室氣體擴散的薄邊界層模型研究與應用.pdf

1、當前，在應用薄邊界層模型時，薄邊界層模型也存在許多使用的局限性和不確定性，本研究根據薄邊界層模型的現(xiàn)有研究成果，研究了薄邊界層模型參數(shù)對模型估算結果的影響，以及應用薄邊界層模型研究水氣界面溫室氣體通量與水體富營養(yǎng)化以及水質的關系，為應用和研究薄邊界層模型提供理論參考。
　　對薄邊界層模型的研究結果表明，基于薄邊界層模型的水氣界面氣體擴散速率的不同，可分為理論模型和經驗模型，理論模型包括兩-薄層模型、表層更新和表層散度模型?；跀U散

2、速率的理論模型目前主要還處于研究階段，實際應用較少。基于風速的氣體擴散速率的經驗模型是目前應用最廣和研究最多的，用于海水的COARE模型是一個成熟的模型，實際應用較廣。
　　通過對基于風速的薄邊界層經驗模型參數(shù)的局部和EFAST全局敏感性分析。結果表明，對于CO2、CH4和N2O氣體擴散通量，水表層氣體分壓和水面上10m處風速均為高敏感參數(shù)，監(jiān)測時要求高精度，氣體平衡濃度和水溫為次敏感參數(shù)，模型指數(shù)敏感性最小。
　　應用薄邊

3、界層模型，通過淡水水氣界面CO2和CH4擴散通量對水體總氮、總磷和葉綠素a濃度線性回歸和相關性分析。結果表明，當水體的總氮濃度約為1 mg/L，總磷濃度約為0.03mg/L時，限制水體富營養(yǎng)化的是磷含量而不是氮含量。當水體富營養(yǎng)化程度越重時，水氣界面的CO2氣體通量越低，水氣界面的CH4氣體通量也越低。
　　應用薄邊界層模型，分析水氣界面CO2和CH4氣體擴散通量與水質的相關性。結果表明，當水體的總氮濃度為1-10mg/L、總磷濃

4、度為0.03-1mg/L，水體的溶解氧、PH值、總磷、葉綠素a和磷酸鹽濃度等水質指標均為影響水氣界面CO2和CH4擴散通量的因素。使用相關性和多元逐步回歸方法，分析薄邊界層模型參數(shù)水體表層CO2和CH4氣體分壓與水質的相關性，結果表明，當水體的總氮濃度為1-10mg/L、總磷濃度為0.03-1mg/L，水體的葉綠素a、PH值、水溫、氨氮、溶解氧和磷酸鹽濃度等水質指標均為影響水體表層CO2和CH4氣體分壓的因素。（1.國家自然科學基金青年